《数据库加密的三种主要方式全解析》
图片来源于网络，如有侵权联系删除
一、透明数据加密（TDE）
1、基本原理
- 透明数据加密是一种在数据库层面实现加密的技术，它对存储在磁盘上的数据进行加密，包括数据文件、日志文件等，对于数据库应用程序和用户来说，这种加密是透明的，即在正常的数据访问和操作过程中，不需要对应用程序进行大规模的修改，在SQL Server中，TDE使用数据库加密密钥（DEK）来加密数据库中的数据，这个DEK又被存储在数据库的启动文件中，并且可以使用服务器证书或者非对称密钥来保护DEK。
- 以Oracle数据库为例，当启用TDE时，数据在写入磁盘之前被加密，在从磁盘读取到内存时被解密，这样可以防止数据在存储介质被盗取时被轻易获取，它通过对整个数据库或者特定的表空间进行加密，确保数据的机密性。
2、优点
- 对应用程序的影响小，由于加密和解密过程对应用程序透明，开发人员不需要在应用程序代码中编写额外的加密和解密逻辑，这大大减少了开发成本和维护成本，特别是对于已经存在的大型数据库应用程序。
- 安全性高，TDE能够保护数据在存储层面的安全，无论是数据库文件被非法复制还是存储设备被盗，没有正确的密钥都无法解密数据，在企业的数据中心，如果存储数据库的硬盘被窃取，没有TDE密钥，窃取者无法获取其中的敏感数据。
- 易于管理，数据库管理员可以方便地通过数据库管理工具来配置和管理TDE，在SQL Server Management Studio中，管理员可以轻松地启用、禁用TDE，以及管理加密密钥。
3、缺点
- 性能影响，虽然TDE对应用程序透明，但加密和解密操作仍然会对数据库的性能产生一定的影响，尤其是在高并发的读写操作场景下，这种性能损耗可能会更加明显，在一个大型的电子商务数据库中，大量的订单处理和用户查询操作可能会因为TDE的加密和解密而导致响应时间略微增加。
- 密钥管理复杂，如果密钥丢失或者损坏，可能会导致数据无法访问，需要建立完善的密钥管理机制，包括密钥的备份、恢复和轮换等操作，在企业级的数据库环境中，密钥管理不善可能会带来严重的安全隐患。
图片来源于网络，如有侵权联系删除
二、列级加密
1、基本原理
- 列级加密是针对数据库表中的特定列进行加密的方式，不同的列可以根据其数据的敏感程度采用不同的加密算法，在一个包含用户信息的数据库表中，像用户密码、身份证号码等敏感列可以使用列级加密，对于列级加密，数据库系统通常提供了内置的加密函数，以MySQL为例，可以使用AES_ENCRYPT函数对列数据进行加密，使用AES_DECRYPT函数进行解密。
- 在应用程序访问数据时，需要在查询语句中显式地调用解密函数来获取原始数据，这意味着应用程序需要知道哪些列是加密的，并且在使用数据时进行相应的处理。
2、优点
- 灵活性高，可以根据数据的敏感度有选择地对特定列进行加密，而不是对整个数据库或者表空间进行加密，这样可以在满足安全需求的同时，减少不必要的加密操作对性能的影响，在一个员工信息表中，只对工资列和社保号码列进行加密，而其他非敏感列保持明文状态。
- 细粒度的安全控制，不同的列可以使用不同的加密密钥，从而实现更细粒度的安全控制，对于不同部门的敏感数据列，可以使用各自部门的密钥进行加密，这样即使某个部门的密钥泄露，也不会影响其他部门的数据安全。
3、缺点
- 应用程序改动较大，与TDE不同，列级加密需要在应用程序中编写额外的代码来处理加密列的查询和更新，这增加了应用程序的开发和维护难度，在更新加密列的数据时，需要先对新数据进行加密再进行更新操作。
- 可能导致数据完整性问题，如果加密和解密操作不正确，或者加密算法存在漏洞，可能会导致数据在加密和解密过程中出现数据完整性问题，如数据丢失或错误解密等情况。
三、应用层加密
图片来源于网络，如有侵权联系删除
1、基本原理
- 应用层加密是在应用程序内部实现数据加密的方式，在数据进入数据库之前，由应用程序对数据进行加密处理，然后将加密后的数据存储到数据库中，在从数据库读取数据时，应用程序再对数据进行解密，在一个Web应用中，用户注册时输入的密码，在传输到服务器端后，由服务器端的应用程序代码使用加密算法（如BCrypt）对密码进行加密，然后将加密后的密码存储到数据库的用户表中。
- 这种加密方式使得数据库存储的是加密后的数据，数据库本身不需要具备加密功能（当然也可以与其他加密方式结合使用）。
2、优点
- 完全定制化，应用开发人员可以根据应用的具体需求选择最适合的加密算法和密钥管理方式，对于一个金融类的移动应用，开发人员可以根据金融行业的安全标准选择高级别的加密算法，如RSA和AES的组合加密算法。
- 不依赖数据库加密功能，可以在不同的数据库系统之间移植应用程序，而不需要考虑数据库本身的加密支持情况，一个应用程序可以从MySQL数据库迁移到Oracle数据库，只要应用层的加密逻辑保持不变，数据的安全性就不会受到影响。
3、缺点
- 开发成本高，需要在应用程序中编写大量的加密和解密代码，这增加了开发的工作量和难度，应用程序开发人员需要具备一定的加密知识，以确保加密算法的正确使用和安全性。
- 性能问题，由于加密和解密操作都在应用层进行，如果处理不当，可能会导致严重的性能瓶颈，如果在高并发的情况下，大量的加密和解密操作可能会使应用服务器的CPU和内存资源耗尽，从而影响应用的整体性能。
数据库加密的三种方式各有优缺点，企业和开发者需要根据自身的需求、应用场景、安全要求和预算等因素来选择合适的数据库加密方式。
评论列表